Доисторическая климатология

Рефераты, курсовые и дипломные по географии / Доисторическая климатология

В 1961 году Всемирная метеорологическая организация совместно с  Международным агентством по атомной энергии объявили о начале международной научной программы изучения  изотопного состава  атмосферных осадков. Предполагалось, что дождевая вода несет в себе уникальную информацию о процессах в атмосфере и сможет рассказать ученым о многом. Надежды быстро оправдались - уже через три года датский профессор Вилли Дансгор нашел взаимосвязь изотопного состава атмосферных осадков и таких параметров, как  широта,  долгота,  высота над уровнем моря, удаленность от побережья, температура приземного воздуха в месте выпадения осадков.

Время шло, ученые продолжали исследования, и к сегодняшнему дню создан банк данных, где собраны среднемесячные показатели изотопного состава атмосферных осадков почти с 250  метеорологических станций мира, из которых на 150 программа выполнялась не менее трех лет, а на 30 станциях - в течение 30-40 лет. На таких станциях-"долгожителях" продолжительность изотопных исследований уже сопоставима с изменениями  климата (оказывается, за этот период он менялся довольно существенно: жаркие периоды уступали место холодным, а засушливые - влажным). Продолжительные наблюдения дали возможность проследить взаимосвязь долговременных изменений изотопного состава атмосферных осадков с колебаниями температуры и влажности приземного воздуха.

К сожалению, российские ученые активно подключились к международной программе изотопных исследований недавно, поэтому первая карта изотопного состава атмосферных осадков для большей части территории России увидела свет только в 1998 году.

Какой климат был сто, тысячу, миллион лет назад? Сегодня на этот вопрос исследователи вполне могут дать однозначный ответ. С помощью изотопного метода стало возможным воссоздать климат прошлого, и весьма далекого, доисторического.

В молекуле воды могут присутствовать разные изотопы: радиоактивные ( тритий - 3Н) и стабильные ( протий - 1Н,  дейтерий - 2Н) у водорода и (16О, 17О, 18О) у кислорода. В принципе можно измерять соотношение любых изотопов разных химических элементов, но все же в качестве метки ученые выбрали относительное содержание стабильных изотопов кислорода. В природе их существует три. Самый распространенный - 16О (99,759%). Затем идет 18О (0,204%) и, наконец, 17О (0,037%). Понятно, что малая распространенность в природе изотопа 17О создает дополнительные трудности при проведении измерений. Поэтому наиболее удобным оказалось соотношение концентраций изотопов кислорода 18О/16O.

Как же по этому соотношению определить климатические условия? Подход к этой задаче несложен, и принцип заключается в следующем: различие между массами изотопов данного элемента определяет разную подвижность и отдельных  атомов, и молекул, состоящих из различных изотопов. Оказывается, что более легкие молекулы обладают большей  кинетической энергией, чем тяжелые, и более подвижны. Поэтому, например, при  испарении воды с открытой поверхности легкие молекулы улетучиваются в первую очередь, то есть пар обогащается изотопом 16О по сравнению с жидкой фазой. В целом при плавлении и испарении лед оказывается обогащенным тяжелыми изотопами по сравнению с водой, а вода обогащена ими по сравнению с паром. При этом соотношение изотопов в различных состояниях воды зависит от температуры, при которой протекали процессы испарения / конденсации или  плавления/ замерзания. Поэтому изотопный состав атмосферных осадков и может служить индикатором как сезонных, так и длительных колебаний температуры  приповерхностного слоя атмосферы.

• Полярные ледники
• Подземные льды
• Почвенные карбонаты
• Древесные кольца
• Фосфаты костей млекопитающих
• Результаты исследований